[发明专利]一种超高纯气氛保护的选择性激光熔化系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种选择性激光熔化系统，具体涉及一种超高纯气氛 保护的选择性激光熔化系统，属于3D打印技术领域。

背景技术

选择性激光熔化(SelectiveLaserMelting,SLM)技术是令金属件 直接成型的一种方法，是快速成型技术的最新发展。

选择性激光熔化技术基于快速成型的最基本思想，即逐层熔覆的 “增量”制造方式，根据三维CAD模型直接成型具有特定几何形状的 零件，成型过程中金属粉末完全熔化，产生冶金结合。采用传统的机 加工手段无法制造出来的形状结构复杂的金属零件，是激光快速成型 技术应用的主要方向之一。

选择性激光熔化技术具有如下的一些优点：

(1)能直接制成终端金属产品，不用任何后处理工艺或简单的表 面处理，通过简单的CAD造型和材料选择即可直接加工出可直接使 用的零件，极大地缩短了产品开发周期；

(2)能得到具有非平衡态过饱和固溶体及均匀细小金相组织的实 体，致密度几乎能达到100％，零件机械性能与锻造工艺所得相当；

(3)使用具有高功率密度的激光器，以光斑很小的激光束加工金 属，使得加工出来的金属零件具有很高的尺寸精度(达0.1mm)以及 良好的表面粗糙度(Ra30-50μm)；

(4)由于激光光斑直径很小，因此能以较低的功率熔化高熔点的 金属，使得用单一成分的金属粉末来制造零件成为可能，而且可供选 用的金属粉末种类也大大拓展了；

(5)适合各种复杂形状的工件，尤其适合内部有复杂异型结构， 如空腔、三维网格以及用传统方法无法制造的复杂工件。

然而经长期使用发现，选择性激光熔化技术也存在着一定的缺点， 例如：

(1)现阶段所有的选择性激光熔化设备均采用流动气体保护，这 种方法在成形钛合金、铝合金等金属是容易增加成形对象的氧含量， 并且在成型过程中，器件周围的水分也很大，对于特别的金属，氮含 量也高，最终对零部件的性能造成影响；

(2)采用流动气体保护，一直在不停消耗惰性气体，大幅度增加 了生产成本；

(3)现阶段的选择性激光熔化设备，其除尘、净化、温度不能联 合控制，对产品后期的生产效果造成很大的影响；

(4)现阶段的选择性激光熔化设备，其水氧含量要求不高，一般 ≤50PPM即可工作，使得加工后的产品还需要进行简单的打磨抛光处 理，不能一次性得到最终产品，并且由于采用流动气体保护，使得加 工区域不能很好的保证为≤50PPM的环境，气氛环境不稳定；

(5)现阶段的选择性激光熔化设备，在金属熔化过程中会产生大 量的烟尘及粉尘，造成对加工气氛环境的破坏，影响产品的生产效果。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种超高纯气氛 保护的选择性激光熔化系统，该系统不仅能够提供超高纯气氛环境， 而且能够大幅降低惰性气体的消耗量，同时还能够实现除尘、净化、 温度联合控制，对提高产品后期的生产效果有积极的作用。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种超高纯气氛保护的选择性激光熔化系统，包括：选择性激光 熔化装置本体(1)，其特征在于，还包括：多级粉尘收集装置(2)、 净化装置(3)、风循环装置(5)、氩气源(8)和中央控制装置(9)；

前述中央控制装置(9)与多级粉尘收集装置(2)、净化装置(3)、 风循环装置(5)和氩气源(8)信号连接，对他们的工作进行控制；

前述选择性激光熔化装置本体(1)放置于一密闭箱体内，前述密 闭箱体上安装有：压力传感器(11)、氧含量传感器(12)和水含量 传感器(13)，三种传感器均与前述中央控制装置(9)信号连接；

前述氩气源(8)向放置选择性激光熔化装置本体(1)的密闭箱 体内直接冲入氩气；

前述密闭箱体与多级粉尘收集装置(2)和风循环装置(5)形成 闭环，多级粉尘收集装置(2)从密闭箱体的出气口收集气体，从多 级粉尘收集装置(2)出来的洁净的气体直接进入风循环装置(5)中， 或者经净化装置(3)净化后再进入风循环装置(5)中，从风循环装 置(5)出来的气体流回放置选择性激光熔化装置本体(1)的密闭箱 体内。